《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）—第一部分桥梁工程篇《三峡库区特大跨径钢箱桁架拱桥建造关键技术》

本期项目简介

完成单位：中铁大桥局集团有限公司、中铁大桥局第七工程有限公司、湖北省交通规划设计院股份有限公司、武汉理工大学

主要完成人：蒋本俊、祝良红、王同民、张铭、陈开桥、刘旭、王吉连、陈海龙、刘翠云、余昆、涂满明、付军、肖安、陈春影、廖兆兵

项目简介

（一）项目背景

　　湖北香溪（秭归）长江大桥位于三峡库区西陵峡口，为跨度531.2m的中承式钢箱桁架推力式无铰拱桥，在同类桥梁中跨度居世界第一。在三峡库区复杂环境下，项目建设需要重点解决不良地质及多震条件下桥梁结构的安全、大跨度钢箱桁架拱的架设方法以及复杂风场下主拱架设的安全性等问题，实现桥梁的安全优质建设，并总结形成三峡库区大跨径钢箱桁架拱桥建造关键技术，为类似环境下同类型桥梁的建造提供借鉴与参考。

（二）技术概况

　　湖北香溪（秭归）长江大桥设计为跨度531.2m的中承式钢箱桁架推力式无铰拱桥，拱肋采用空间变截面柏式桁架结构，上、下游两榀平行布置，主桁的横向中心间距为25.3m，主桁拱顶截面径向高为12m，拱脚截面径向高为14m。拱上立柱采用钢排架结构，立柱为等截面钢箱，立柱节段间采用焊接的连接方式，立柱与横撑及斜撑之间采用拼接板栓接的方式。主梁采用钢-混凝土结合梁结构，钢梁采用“主横梁+密集纵梁”的框架式结构，节段标准长度为12m，梁宽27.3m；主横梁与吊杆相连，桥面板为预制钢筋混凝土结构，与钢梁之间通过现浇湿接缝结合形成整体。吊索采用37根15.2mm-1860MPa钢铰线。南、北岸拱座基础均采用明挖扩大基础，拱座采用分离式钢筋混凝土结构，上下游拱座基础之间设置一道横系梁。

（三）适用范围

　　本技术适用于陡峭河谷、不良地质、复杂风场及跨航道复杂环境下大跨度钢结构拱桥的建设。

（四）获奖情况

　　本技术获国际桥梁大会古斯塔夫斯·林德撒尔奖、中国钢结构金奖、中国中铁科学技术一等奖等多项奖项，取得发明专利3项、省部级工法3项。

项目创新点

　　（一）不良地质条件下大跨径中承式推力拱桥创新设计

　　1.采用在地质断层面以上桩周设置“钢护筒+柔性垫层”的构造措施和施工方法，隔离了断层面上岩体与桩基之间的荷载传递，保证了不良地质条件下重荷载高边坡的安全稳定。

　　2.设计了钢桁拱桥拱脚“承压板格构+预应力”新型承压式钢-混复合连接构造，大幅提高拱脚构造的耐久性。

　　3.研发了大吨位300MPa级高应力幅、高寿命型钢绞线拉索体系工程产品，提高了拉索抗疲劳性与耐久性。

　　4.首次采用了“纵向部分固结+纵向弹性约束+横向多点拉索减震”大跨度中承式钢桁拱拱梁约束体系，其结构静力、动力性能优异、稳定性高。

　　（二）特大跨径钢箱桁架推力拱架设及合龙技术

　　1.荷载1.4万吨的缆索吊机基础设置在岩溶裂隙发育、下卧断层带且存在滑坡风险的高边坡顶部的桥墩基础上。

　　2.主拱采用桁片式吊装，通过大刚度临时匹配件实现快速连接并保证无应力夹角，缆索吊机在扣锚索挂设后快速松钩，提高了主拱架设工效。

　　3.采用能够快速对位锁定并具备调整焊缝宽度功能的匹配装置，实现无铰拱快速合龙锁定。

　　4.通过风洞试验分析论证复杂风场环境下大跨度钢箱桁架拱斜拉扣挂法架设的抗风稳定性，明确现场吊装限制作业风场条件、吊装姿态及改善措施。

　　（三）拱上立柱立式预拼安装及钢-混结合梁架设技术

　　研发了用于拱上立柱安装的立式预拼支架；钢梁架设创造性采用了“先整节段间隔架设再跨间散件安装”的方法。

　　（四）施工安全风险分析与决策技术

　　建立了基于贝叶斯网络与动态多源监控数据结合的钢拱桥缆索吊装施工风险评估模型，明晰并量化了潜在风险、预防性与动态调控相结合，为复杂风险源下的特大型桥梁施工安全管理提供了新的切实可行思路。

应用案例

　　“三峡库区特大跨径钢箱桁架拱桥建造关键技术”应用于香溪长江大桥项目，解决了三峡库区陡峭河谷、不良地质、复杂风场以及跨航道施工等一系列复杂环境所带来的技术难题，成功完成了世界最大跨度钢箱桁架推力式拱桥的建造工作。该项目已于2019年9月正式建成通车。

　　（1）“卸荷溶蚀顺向边坡岩层精细化勘察和综合加固技术”的应用，保证了不良地质高边坡在大荷载作用下的稳定性，可在类似工程中推广；“新型承压式钢桁拱桥拱脚复合连接构造”、“大吨位300MPa高应力幅钢绞线拉索技术”、“大跨度中承式钢桁拱拱梁抗震约束体系”创新性好，均可在类似桥梁结构中推广应用。

　　（2）“大跨度重载标准化缆索吊机及智能监控技术”的应用，安全顺利完成了香溪（秭归）长江大桥主拱、拱上立柱、钢横梁的安装作业，该技术应用于襄阳市东津新区苏岭山大桥，取得良好效果。

　　（3）“复杂风场环境下大跨度钢箱桁架推力拱架设技术”的应用，保证了主拱的顺利架设。该技术已应用于襄阳市东津新区苏岭山大桥、太原十号线拱桥，可在同类桥梁结构中推广应用。

　　（4）“立拼式拱上立柱预拼安装技术”、“通航条件下拱桥钢-混凝土结合梁安装技术”的应用，实现了复杂环境下桥梁拱上立柱及主梁安全高效安装，该技术可在同类桥梁结构中推广应用。

社会效益与经济效益

　　在湖北香溪（秭归）长江大桥设计与建设中，采用“三峡库区特大跨径钢箱桁架拱桥建造关键技术”，提高了桥梁结构的安全性及耐久性，解决了三峡库区复杂环境下大跨度钢结构拱桥建造的技术难题，体现了创新性、适应性和先进性，为项目带来直接经济效益2587万元，经济效益显著。

　　项目的建成将长江三峡、神农架、武当山三大黄金旅游区以最便捷的路线串为一体，连通华中黄金旅游通道，加速推进大三峡旅游发展，提高沪蓉线和沪渝线的辐射影响范围，社会效益显著。